不同培植方式下鋪地黍擴繁效果比較研究

高桂娟，李志丹，李唯偉

(廣東第二師范學院 生物與食品工程學院， 廣東 廣州 510303)

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不同培植方式下鋪地黍擴繁效果比較研究

高桂娟，李志丹*，李唯偉

(廣東第二師范學院 生物與食品工程學院， 廣東 廣州 510303)

鋪地黍(PanicumrepensL.)因其較強的抗污染和快速繁殖能力具備了生態修復污染土壤和水體的潛力與優勢．因構建鋪地黍生態修復系統，需要大量的植株擴繁材料，因此，有必要對鋪地黍育苗方式進行系統研究．試驗通過鋪地黍營養枝、塊根和根莖繁殖材料分別在水培、土培和沙培三種介質中的生長特性，對鋪地黍無性繁殖能力進行綜合評價．試驗結果顯示，鋪地黍的三種繁殖材料在各介質中都能正常繁殖生長，均可作為鋪地黍生態修復系統建植材料來源．相對而言，水培方式最適合鋪地黍育苗，且塊根繁殖+水培方式在培植第32天的根數、根長、分枝數、植株絕對高度及地上生物量等指標值均最高，育苗效果最佳，其次是營養枝繁殖+水培方式．

鋪地黍；培植技術；植物修復

0　引言

對污染河岸消落帶進行生態治理已刻不容緩[1]．目前在國內，植物修復技術因其較強的可持續自我修復能力顯現出其低成本、高效率優勢，已廣泛應用于污染水體和污染土壤的生態修復．然而，污染河道的消落帶系統長期面臨水位交錯升降而引起的干旱-水淹極端交替環境，對修復植物的生長造成極大困擾[2]．因此，篩選和培育既耐旱又耐淹的植物種類引起越來越多的研究人員重視． 通過前期探索與研究，發現鋪地黍(PanicumrepensL.)廣泛分布于熱帶、亞熱帶地區的水生與陸地系統[3]，具備了應用于受污染消落帶的生態修復條件與優勢．且鋪地黍已經初顯出其對污染土壤重金屬的修復潛力[4]．但要實現污染消落帶-鋪地黍生態修復系統的大面積構建與推廣，首先要解決鋪地黍的大量擴繁問題．本研究以實現鋪地黍低成本、高效率的快速擴繁與建植為主要目的，分別設置三種培育基質及三種繁殖材料，進行兩兩交叉試驗處理，探討鋪地黍的無性繁殖能力與優勢，探究最佳鋪地黍育苗手段，為其更廣泛的應用于污染河道消落帶生態修復提供理論支撐與實踐參考．

1　試驗方法

1.1試驗材料與處理

試驗設置鋪地黍營養枝、塊根和根莖三種無性繁殖材料，分別結合水培、沙培及土陪三種栽培方式，采用直徑30cm的不漏水塑料花盆進行盆栽試驗，共9種處理，每處理3個重復．繁殖材料均采集于廣東省廣州市，所有繁殖材料來源于健康無病蟲害的同一株系無性擴繁植株．水培采用Hoagland營養液，沙培使用沙子均購買于市場，滅菌消毒后使用，土培使用土壤采集于廣東省樂昌市無污染稻田土壤．試驗場地位于廣東第二師范學院生物樓樓頂，試驗開始時間為2015年7月10日，試驗周期為32 d，即以32 d的育苗期來評價鋪地黍無性繁殖擴繁效果．

1.2指標測定

無性繁殖材料的根數、根長、分枝數、絕對株高均以4 d為一周期進行動態測定．莖節數及地上生物量干重在試驗進行的第32 d進行一次性測定．

1.3數據處理

數據圖表采用 Excel軟件繪制，各處理之間的差異顯著性利用SPSS19.0 軟件統計分析．

2　結果與分析

2.1不同培植方式下的鋪地黍根部特征

水培、沙培和土培三種培植方式下的鋪地黍無性繁殖材料均能正常存活，并在處理的第4天開始生根，且9種處理方式下的根數量均隨時間呈不斷上升趨勢(圖1)．以營養枝作為無性繁殖材料，水培栽培條件下的植株根量整體上高于沙培和土培方式，在栽培20 d后上升趨勢更加明顯，其中，在處理的第32天，水培條件下的生根量顯著高于沙培和土培(P<0.05)．塊根繁殖呈現與營養枝繁殖相似的變化．而以根莖作為繁殖材料，土培條件整體上好于沙培和水培，且在栽培20 d后的生根能力顯著增加(P<0.05)．所有處理方式中，塊根+水培方式的植株根數在栽培32 d后顯著高于其他處理(P<0.05)．

營養枝、塊根和根莖三種繁殖材料的平均根長變化均表現為水培 >土培 >沙培方式(圖2)，且在栽培32 d后，水培條件下的根長均顯著高于沙培和土培(P<0.05)．整體上，塊根+水培栽培方式下的根長在32 d時達到9種處理中的最高值，其次為營養枝+水培方式．

2.2不同培植方式下的鋪地黍植株莖特征

營養枝繁殖方式下，在栽培前期，水培條件下的鋪地黍分枝數增加速度較快，且分枝優勢一直持續到試驗結束(表1)，第32天時的平均分枝數顯著高于土培和沙培(P<0.05)．而土培和沙培條件下的分枝數，栽培前期(0～16 d)隨時間變化幅度相似，但到栽培32 d時的平均分枝數表現為沙培顯著高于土培(P<0.05)．塊莖繁殖方式下，水培條件下的分枝數增加速度和幅度明顯高于沙培和土培，32 d時的平均分枝數分別為土培和沙培的3.06倍和2.38倍，均達到顯著水平(P<0.05)．而沙培和土培之間的差距不大．根莖繁殖方式下，水培、土培和沙培三種栽培條件的分枝數隨時間變化規律比較相似，且栽培32 d后兩兩之間的差異均不顯著(P>0.05)．整體上，塊根+水培方式下的鋪地黍分枝數最高，其次為營養枝+水培方式．

表1　不同培植方式下鋪地黍植株分枝特性±s)

注：不同小寫字母代表各無性繁殖材料栽培第32天的植株分枝數在水培、沙培和土培三種栽培方式之間的差異顯著性，即方差分析結果(P<0.05)．

營養枝繁殖方式下(表2)，鋪地黍植株的絕對高度增長整體上表現為水培>土培>沙培，且在栽培32 d后，水培條件下的絕對高度顯著高于土培和沙培，而土培條件下的高度值顯著高于沙培(P<0.05)．塊莖繁殖方式下鋪地黍植株高度變化與營養枝繁殖呈現非常相似的規律，且32 d不同基質處理之間的高度差異均達到顯著水平(P<0.05)．根莖繁殖方式下，水培和土培條件下的高度變化近似，并到后期均顯著高于沙培(P<0.05)．整體上，三種繁殖材料均在水培方式下的高度增長最快，并表現為塊根繁殖>營養枝繁殖>根莖繁殖，但差異均不顯著(P>0.05)．

表2　不同培植方式下鋪地黍繁植株絕度高度變化 ±s)

注：不同小寫字母代表各無性繁殖材料栽培第32天的植株絕對高度在水培、沙培和土培三種栽培方式之間的差異顯著性，即方差分析結果(P<0.05)．

以培植32 d為例，對鋪地黍植株莖節數特性進行分析(圖3)，結果顯示，營養枝和塊根繁殖方式下的莖節數在水培和沙培條件之間的差異均不顯著(P>0.05)，但水培和沙培的莖節數均顯著高于土培條件下的值(P<0.05)．而根莖繁殖方式下的鋪地黍植株莖節數在三種栽培條件之間的差異不顯著(P>0.05)．整體上，營養枝和塊根繁殖在水培和沙培栽培條件下的莖節數變化差距不大，而土壤栽培方式對莖節數增加有負面影響．

2.3不同培植方式下的鋪地黍地上生物量特性

整體上，鋪地黍在培植32 d后，塊根繁殖+水培方式下的平均地上生物量干重最高(圖4)．其中，營養枝繁殖方式下，地上生物量干重表現為水培≈沙培>土培，且水培和沙培條件下的值顯著高于土培(P<0.05)．塊根繁殖方式下，水培條件下的生物量顯著高于土培和沙培，甚至分別達到土培和沙培的3.08倍和2.56倍(P<0.05)．根莖繁殖方式下的生物量在三種栽培條件之間的差距不大，均未達到顯著水平(P>0.05)．

3　討論與結論

利用植物群落對污染土壤或水體進行生態修復是目前國內外廣泛使用的技術手段，其對污染介質起著沉淀、過濾、吸附、離子交換及吸收等重要作用[5]．但進行污染環境植物生態修復面臨的一個重要難題就是如何解決植物在陸地或水體環境實現迅速建植，尤其是針對污染河岸消落帶這種特殊生境．這需要生態修復植物具備根系發達，繁殖速度快，莖稈直立等形態特征[6]．

前期研究得出鋪地黍因其較強的耐污染能力及快速的繁殖特性顯現出其生態修復優勢[7-8]，并可以通過植株莖節及根系的不同部位進行無性繁殖[9]．試驗通過水培、土培及沙培三種栽培介質評價鋪地黍的無性繁殖能力，結果顯示，營養枝、塊根及根莖在三種介質中均能正常繁殖生長，且水培條件下的三種鋪地黍繁殖材料都表現出比土培和沙培好的生長效果．水培在諸多育苗手段中是最省時，省力且節省資源的植物培植、擴繁方式，這一結果揭示了鋪地黍完全可以通過水培方式實現大量育苗．三種無性繁殖材料中，塊根繁殖+水培方式下的地下根系和地上植物生長效果最好，即利用鋪地黍塊根進行水培培植，是最好的育苗手段．但面臨大面積污染土壤或水體進行生態修復時，需要短時間內提供大量繁殖材料，因此，越容易大量獲得的繁殖材料反而有時更應該優先選擇．鋪地黍植株最容易獲取的無性繁殖材料是營養枝，根據本研究結果，水培條件下的營養枝32 d后分枝數達到4.48(圖3)，而每個枝條的平均莖節數可以達到3.44，即一株鋪地黍如果利用營養枝繁殖，可以獲取15個繁殖個體，因此，盡管短期內鋪地黍營養枝繁殖體的生長效果不如塊根繁殖好，但可以實現植被在污染土壤或水體中的更快速、大面積建植．因此，如果是針對小面積的污染土壤或水體構建鋪地黍生態修復系統，建議采用鋪地黍塊根繁殖+水培方式；如果是面向大面積污染介質構建系統，建議采用鋪地黍營養枝繁殖+水培方式．

[1] ALI H,KHAN E,SAJAD M A. Phytoremediation of heavy metals-concepts and applications[J]. Chemosphere,2013,91:869-881．

[2] 周永娟，仇江嘯,王姣，等. 三峽庫區消落帶生態環境脆弱性評價生態學報[J]. 2010,30(24):6726-6733．

[3] HOSSAN M A,ISHIMINE Y,AKAMINE H,et al. Effect of nitrogen fertilizer application on growth,biomass production and N-uptake of torpedograss (PanicumrepensL.)[J]. Weed Bio Manage,2004,4:86-94．

[4] ZENG X L,GAO G J,YANG J Z,et al. The integrated response of torpedograss (Panicumrepens) to Cd-Pb co-exposures[J]. Ecological Engneering,2015,82:428-431．

[5] 王勇，劉義飛，劉松柏,等. 三峽庫區消漲帶植被重建[J].植物學通報,2005,22 (5):513-522．

[6] 杜立剛.三峽庫區消落帶植被淹水碳氮磷釋放及消落帶氮磷交換通量研究[D].重慶:重慶大學， 2013．

[7] 曾小龍.不同生態型鋪地黍的逆境響應及水體消落帶修復潛力評價[D].廣州：中山大學， 2013．

[8] AARON J,BUNCH & MICHEAL S,ALLEN & DANIEL C,et al. Spatial and temporal hypoxia dynamics in dense emergent macrophytes in a florida lake[J]. Wetlands,2010,30:429-435．

[9] 付奇峰，方華，林建平.華南地區水庫消漲帶生態重建的植物篩選[J].生態環境,2008,17(6)：2325-2329．

A Comparative Study on Torpedograss Breeding Effect in Different Cultivated Methods

GAO Gui-juan， LI Zhi-dan*， LI Wei- wei

(School of Biology and Food Engineering, Guangdong University of Education, Guangzhou, Guangdong, 510303,P.R.China)

Torpedograss exhibits some superiorities to be applied in ecological restoration for the polluted soil or water because of its higher resistance and quick breeding abilities. Large amount of torpedograss propagation materials would be needed in order to construct the torpedograss-eco-restoration system, therefore, studies on the optimal methods of torpedograss breeding are necessary. In this study, plant branch, root tuber and rhizome were used to cultivate in water, soil and sand condition, respectively, by pot experiment. At the same time, the plant morphological features of torpedograss in each of the treatments were determined to evaluate the vegetative propagation abilities of torpedograss. Experiment results showed that plant branch, root tuber and rhizome all suited for breeding due to their normal growth in all cultivated medium. Comparatively, water-cultivated condition was the best for torpedograss breeding and root tuber was the optimal vegetative propagation material because of the highest values in root number, root length, branch number, absolute height and shoot biomass; water-cultivated condition together with plant branch vegetative propagation was better.

torpedograss； cultivated technique； phytoremediation

2016-08-10

國家自然科學基金資助項目(31601985)；廣東省科技計劃項目(c163065700319)；廣東省自然科學基金資助項目(2015A030313849)

高桂娟，女，內蒙古通遼人，廣東第二師范學院生物與食品工程學院副教授;

李志丹，男，內蒙古西烏旗人，廣東第二師范學院生物與食品工程學院副研究員．

Q142.9

A

2095-3798(2016)05-0071-05